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Control y programación de sistemas automáticos: Circuitos Combinacionales Hemos estado estudiando anteriormente las características generales de los circuitos digitales y hemos presentado un protocolo de actuación para su diseño basándonos en unas determinadas condiciones de funcionamiento, a partir de la definición del problema lógico, su tabla de verdad, su función canónica, su simplificación por métodos algebraicos o por los diagramas de Karnaugh, y su implementación por medio de cualquier tipo de puertas o bien por medio de puertas universales por aplicación de los teoremas de DeMorgan. Estos circuitos que hemos estado aprendiendo a construir se llaman combinacionales porque el estado se sus salidas depende única y exclusivamente de la combinación que toman sus variables de entrada, sin que importen los estados anteriores de las variables ni el tiempo. Existen una serie de circuitos combinacionales que son muy comunes y aparecen o bien aisladamente o formando parte de otros circuitos más complejos de aplicación general, que se repiten un número de veces tan considerable que se hace aconsejable su fabricación en serie, que vamos a estudiar en este tema y que son: 1. Codificadores. 2. Decodificadores. 3. Convertidores de código. 4. Multiplexores. 5. Demultiplexores. 6. Comparadores. 7. Sumadores. 8. Restadores. 9. Detectores/generadores de paridad. 10. Otros circuitos lógicos: ALU

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Control y programación de sistemas automáticos:Circuitos Combinacionales

Hemos estado estudiando anteriormente las características generales de los circuitosdigitales y hemos presentado un protocolo de actuación para su diseño basándonos en unasdeterminadas condiciones de funcionamiento, a partir de la definición del problema lógico, sutabla de verdad, su función canónica, su simplificación por métodos algebraicos o por losdiagramas de Karnaugh, y su implementación por medio de cualquier tipo de puertas o bienpor medio de puertas universales por aplicación de los teoremas de DeMorgan.

Estos circuitos que hemos estado aprendiendo a construir se llaman combinacionalesporque el estado se sus salidas depende única y exclusivamente de la combinación quetoman sus variables de entrada, sin que importen los estados anteriores de las variablesni el tiempo.

Existen una serie de circuitos combinacionales que son muy comunes y aparecen o bienaisladamente o formando parte de otros circuitos más complejos de aplicación general, quese repiten un número de veces tan considerable que se hace aconsejable su fabricación enserie, que vamos a estudiar en este tema y que son:

1. Codificadores.2. Decodificadores.3. Convertidores de código.4. Multiplexores.5. Demultiplexores.6. Comparadores.7. Sumadores.8. Restadores.9. Detectores/generadores de paridad.10. Otros circuitos lógicos: ALU

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1. Codificadores

Un codificador es un circuito combinacional integrado que tiene hasta 2n entradas y nsalidas y la función que desempeña es mostrar en la salida la combinación correspondienteal código binario de la entrada activada.

Imagen 01. Elaboración propia

Se entenderá mejor con un ejemplo: En una calculadora cuando pulsamos cualquiera de lasdiez teclas numéricas de una calculadora estamos marcando un número decimal, pero lacalculador opera con número en binario. Para expresar en binario del 1 al 10, necesitamos al

menos cuatro bits, ya que con tres solamente podríamos establecer 23 =8 combinacionesposibles (es decir del 0 al 7) y no podríamos codificar los diez dígitos necesarios (faltarían el8 y el 9).

Por tanto emplearemos 4 salidas. Como con 4 salidas (4 bits) tenemos 16 combinaciones yempleamos 10 (del 0 al 9), o bien dejaremos seis combinaciones sin emplear, o lasutilizaremos para codificar cualquier otra función representada en alguna de las teclas de lacalculadora (el +, el -, el �, el ÷, el = y la √; por ejemplo)

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La tabla de verdad del codificador será:

A partir de la tabla se deduce que la salida S1 será 1 si lo es la entrada A9, ó la A7, ó la A5, óla A3, ó la A1, de ahí que la ecuación lógica que corresponde a esta salida sea la suma de lasentradas 1, 3, 5, 7 y 9. Si seguimos analizando la tabla obtendremos, de forma análoga, lasecuaciones que tienen que cumplir las salidas S2, S3 y S4.

En el caso de se activasen más de una entrada estaríamos ante el dilema de ¿qué entradadebería codificarse?, o se produciría una señal de error en la salida, por ello los codificadorespueden ser sin prioridad, (no suelen emplearse), y los codificadores con prioridad,generalmente a la entrada más significativa, en este caso la tabla de verdad sería:

Es decir si por cualquier circunstancia se activase más de una entrada simultáneamente, elcodificador presentará en la salida la correspondiente al código de la entrada que tengaasignado un mayor peso, es decir la más significativa, resultando indiferente los valores quetomasen las otras entradas menos significativas.

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En la figura adjunta se muestra el circuito integrado combinacional correspondiente a uncodificador con prioridad de 9 entradas y cuatro salidas.

Imagen 02. texas instruments. ©

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Como ya explicamos en el tema anterior las puertas lógicas y los circuitos que explicaremos eneste tema se comercializan en circuitos integrados (CI), que son como una "pastilla de plástico"de la que salen unas patillas de conexión llamadas "pines", cada uno de los cuales correspondea una entrada o salida de datos, alimentación o tierra; y cuya identificación se hace a partir deuna pequeña muesca en la cápsula que marca el número de patilla. En las llamadas datasheetde los fabricantes de chips, dibujos como el siguiente indican la y correspondencia entre lospins de CI y las entradas y salidas del circuito, en este caso el codificador.

Imagen 03. Elaboración propia

Imagen 04. Elaboración propia

Este tipo de codificadores se emplean en la codificación de los teclados convencionales, así

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Implementar con puertas lógicas de cualquier tipo, de dos entradas, un codificador de 4líneas a código Binario exceso 3 con prioridad a la entrada de menor peso.

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2. Decodificadores

Son circuitos combinacionales integrados que disponen de n entradas y un número de

salidas igual o menor a 2n, actúan de modo que según cual sea la combinación de lasvariables de entrada se activa una única salida, permaneciendo el resto de ellas desactivada.

Suelen disponer de una entrada adicional denominada de inhibición o strobe de modo quecuando esta entrada se encuentra activada, pone todas las salidas a 0.

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Por ejemplo un decodificador de 2 entradas y 22=4 salidas, tendría la siguiente tabla deverdad:

Sus ecuaciones lógicas serían:

Que una vez implementado con puertas NOT y AND, quedaría:

Imagen 05. Elaboración propia

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Un ejemplo típico es el decodificador BCD a decimal, cuya tabla de verdad será:

Los decodificadores pueden ser de dos tipos:No Excitadores. Se denominan así a un tipo de decodificadores cuyas salidas solo

pueden acoplarse a otros circuitos digitales de la misma familia integrada, ya que dan unacorriente muy pequeña en dichas salidas, incapaz de activar ningún otro componente.

Decodificadores Excitadores. Son aquellos cuyas salidas dan suficiente corriente comopara atacar, no solo a otros circuitos integrados de la misma familia, sino también a otrosdispositivos, tales como displays, lámparas, relés, transductores,...

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Un decodificador muy común es el de siete segmentos, este circuito combinacional activasimultáneamente varias salidas, decodifica la información de entrada en BCD a un código desiete segmentos adecuado para que se muestre en un display de siete segmentos, es elprocedimiento empleado en todas las calculadoras, los relojes digitales,...

Imagen 06. Elaboración propia

Su tabla de verdad sería:

En las imágenes siguientes puedes ver, qué segmentos están encendidos en dos números, el6 y el 7. En el 7, como indica la tabla de verdad, están encendidos el a, el b y el c(encendido quiere decir en este caso valor lógico a 1)

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Aplicacion de los decodificadores: Implementación de funciones lógicas condecodificadores

Una de las principales aplicaciones de los decodificadores es que permite implementarecuaciones correspondientes al funcionamiento de una función lógica.

Ejemplo. A partir de la tabla de la verdad siguiente:

La función canónica será

Para implementar la función lógica empleando un decodificador, actuaremos del siguientemodo:

En primer lugar se debe utilizar un decodificador que tenga igual o mayor número de líneasde entrada que el número de variables de la función lógica. En nuestro ejemplo undecodificador de cuatro a diez líneas, con salidas activas a nivel bajo y conectando a masa laentrada de mayor peso

Luego, miramos las salidas del decodificador que hacen que la salida de la función sea 1,según la tabla de verdad, corresponde a las salidas:

S1=001, S3=011, S4=100 y S7=111

Ahora debemos sumar estos términos para conseguir la función lógica deseada, para lo queemplearemos el tipo de puertas adecuado que podrán ser:

Puertas OR, si hemos utilizado decodificadores con salidas activas en nivel alto, ya que lafunción se debe activar cuando sea 1, uno o varios de los términos que constituyen lafunción.

Puertas NAND, si hemos utilizado decodificadores con salidas activas en nivel bajo, yaque la función se debe activar cuando sea 0 uno o varios de los términos que constituyen lafunción.

En caso de que alguna combinación de la tabla de verdad que provocan 1 en la salida de lafunción no tuviera correspondencia con las salidas del decodificador, se confeccionaránmediante puertas lógicas la combinación correspondiente, llevándose la salida de estacombinación junto a la del circuito, a una puerta OR final.

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Te proponemos dos ejemplos para intentar mostrar el uso de decodificadores comodispositivos para impelmentar funciones lógicas

Ejemplo 1

Implementar utilizando un decodificador el circuito correspondiente a una funciónlógica F(A,B,C), que debe cumplir que será cero cuando las tres variables de entradaestén a nivel bajo, o cuando la variable B se encuentre en estado alto si A no lo está.En los demás casos la función dará un 1 en la salida.

Ejemplo 2

Se desea implementar empleando un decodificador, un circuito correspondiente a unafunción lógica en la que mediante tres sensores (A,B,C) controlen el estado de tresavisadores (X,Y,Z), de modo que se cumplan las siguientes premisas.

cuando se active únicamente el sensor A, no habrá indicación alguna.cuando se active únicamente el sensor B, actuara el indicador Z.cuando se active únicamente el sensor C, actuaran los indicadores X e Y.cuando se activen únicamente A y B, actuara X.cuando se activen únicamente B y C, actuaran X y Z.cuando se activen únicamente A y C, actuara Y.cuando se activen simultáneamente A, B y C, los tres actuadores estarán a 0.En caso de inactividad de los sensores, la indicación será nula.

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Un último ejemplo: Control de lámparas de un semáforo

Con 2 elementos para transmitir órdenes, se pueden conseguir 4 (22) instrucciones distintas,a esto es a lo que llamamos, información codificada en binario.

Un semáforo debe tener tres salidas que serán cada una de las tres lámparas, (se podríaañadir una cuarta salida que indicase avería), este lo podemos conseguir con undecodificador de dos entradas y cuatro salidas, con lo que en cada instante solamente puedeestar activada una única lámpara, y el circuito de control semafórico que diseñemossolamente deberá disponer de dos salidas.

Imagen 08. Elaboración propia

Si el sistema de control envía el número 0 codificado, se activará la luz roja, que estáasociada a esa combinación de las variables de entrada, y así sucesivamente.

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3. Convertidores de código

Son circuitos combinacionales cuya función es cambiar los datos de un código binario a otro,esto es así porque para determinadas operaciones de transmisión y procesamiento deinformación son más eficaces unos códigos que otros. Se suelen implementar mediantedispositivos lógicos programables.

Vamos a ver un ejemplo de un cambiador de código de BCD (8421) a binario exceso 3.

La tabla de verdad será:

Las funciones canónicas serían:

Ahora deberíamos simplificar e implementar la función, pero en este caso es un procesolargo que no vamos a hacer aquí y que la razón por la que estos circuitos se implementan encircuitos combinacionales integrados

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4. Multiplexores

El multiplexor es el circuito lógico combinacional equivalente a un interruptor mecánicogiratorio de varias posiciones, tal como el componente que sirve para seleccionar las bandasde un receptor de radio.

Permite dirigir la información binaria procedente de diversas fuentes a una única línea desalida, para ser transmitida a través de ella, a un destino común.

Disponen de: hasta 2n líneas de entrada de datos, una única de salida y n entradas deselección; que habilitan y ponen en contacto uno de los terminales de entrada de datos conel de salida.

El circuito combinacional integrado multiplexor, suele tener: 8 entradas de datos (bits), 3entradas de selección (address) y una única salida e datos.

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Por ejemplo cuando en las entradas de selección está activa la combinación 010 Equivalentea la entrada de información número 2, en la salida aparecerá el bit que en ese momentohaya en la entrada 2 es decir un 1, ya que esta es la entrada que hemos seleccionado paracomunicarla con la salida.

Imagen 09. Elaboración propia Imagen 10. Elaboración propia

Multimedia 01. Elaboración propia

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Se puede observar el conexionado en la figura siguiente , obtenida de su data sheet, delmultiplexor 74151, con las tres entradas de selección (S2, S1 y S0), las ocho entradas de datos(I7, I6, I5, I4, I3, I2, I1 e I0), Una entrada de inhibición ( ) una salida ( ) y otra salida másque es la negada de la anterior ( )

Imagen 11. datasheetcatalogue. ©

El encapsulado de este circuito, es decir la forma comercial del circuito integrado que loaloja, es la de la imagen siguiente:

Imagen 12. datasheetcatalogue. ©

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El multiplexor más sencillo es el biplexer, utilizado en la transmisión-recepción porradar, para conectar alternativamente una única antena al circuito emisor de ondas yal receptor de ondas reflejadas, como se muestra en la figura.

Imagen 13. Elaboración propia

Son muy utilizados los multiplexores en los displays de calculadoras y relojeselectrónicos, ya que consumen mucha menos potencia, lográndose disminuir el consumode corriente y reduciéndose el número de pins que deben llegar hasta el circuitoactivador.

Imagen 14. toxikcore. Creative commons

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Aplicaciones de los multiplexores: Implementación de funciones lógicas conmultiplexores

Una de las principales aplicaciones de los multiplexores es que permite implementarecuaciones correspondientes al funcionamiento de una función lógica, reemplazando con unsolo chip gran cantidad de cableado y de circuitos integrados.

Para lo que se debe seguir el siguiente protocolo:

Se conectan a las entradas de selección las variables de entrada del problema.

Se conectan las entradas de dato a 1 o a 0, según convenga a la configuración escogida conla entrada de selección.

Cuando no disponemos de suficientes entradas de selección en un multiplexor para conectarcon las entradas del problema, podemos continuar empleándolos, estableciendo en lasentradas de dato los valores adecuados correspondientes con ayuda de lógica adicional y enfunción de la variable que no conectamos a la entrada de selección.

Ejemplo: Empleo de multiplexores de igual número de entradas de control que de variables aimplementar.

Supongamos, por ejemplo, que queremos implementar la siguiente función:

La función tiene cuatro variables de entradas, A, B, C, D, con lo que existen combinadas,dan lugar a 16 combinaciones posibles. Empleando un multiplexor de 4 entradas de control,se dispondrán de 16 canales de datos, por lo tanto uno por cada posible combinación de lasvariables de entrada de la función lógica.

Cada término que constituye la función corresponde a las de cada combinación de lasvariables de entrada que hacen 1 dicha función, por lo que si aplicamos las variables de lafunción a las entradas de selección y conectamos a 1 los canales de entrada que secorresponden con las combinaciones que intervienen en la función, poniendo a 0 el resto delos canales, tendremos la función implementada.

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Ejemplo: Empleo de multiplexores en funciones con un número de entradas de controlinferior en una unidad al de variables de la función a implementar.

Es posible implementar funciones lógicas de n variables con multiplexores den-1 entradas de control, lo que producirá el consiguiente ahorro económico.

Con el ejemplo del apartado anterior, confeccionamos la siguiente tabla,donde se agrupan por columnas todas las posibles combinaciones de tres delas variables de entrada B, C y D, dejando en las filas las posibilidades de lavariable que resta A.

Por tanto, la implementación del circuito se consigue aplicando las variables b, c y d a lastres entradas de selección del multiplexor y conectando las entradas de los canales de lasiguiente forma:

Canales 0 y 2 conectado a 0. Canales 1, 4 y 6 conectado a 1. Canales 3, 5 y 7 a través de un inversor a la variable a, ya que su valor es siempre el

contrario del de dicha variable.

Abre los siguientes enlaces, en los que podrás ver cuatro ejercicios resueltos paraacabar de explicar la implementación de funciones lógicas con multiplexores.

Multiplexores. Ejercicio resuelto 1Multiplexores. Ejercicio resuelto 2Multiplexores. Ejercicio resuelto 3Multiplexores. Ejercicio resuelto 4

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5. Demultiplexores

Son circuitos integrados combinacionales que realizan la función opuesta a un multiplexor.Es decir tiene una única entrada de datos, n entradas de selección y un números de salidas

<2n, de modo que según introduzcamos una combinación u otra por las entradas deselección, así conseguimos comunicar la entrada de datos con la salida seleccionada.

Imagen 15. Elaboración propia

Los demultiplexores se pueden utilizar como decodificadores, de binario a decimal o ahexadecimal. Si se coloca en las entradas de selección (address) un número binario, seobtiene en la salida seleccionada el estado correspondiente que tengamos en la entrada dedatos

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En el siguiente vídeo, se muestra el funcionamiento del demultiplexor.

Funcionamiento del demultiplexor

Multimedia 02. Elaboración propia

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¿Sabías qué ...?

Los demultiplexores junto con los multiplexores se emplean para poder llevar variasconversaciones telefónicas simultaneas por una misma línea, por lo que se reducensignificativamente los costes, y se simplifican muy sensiblemente el cableado deconexiones.

Cada persona escucha únicamente una fracción de lo que le dice la otra, pero debidoa características fisiológicas del oído humano, se consigue tener la sensación de quela comunicación es continua cuando se hace rotar el equipo multiplexor-demultiplexorcon una cadencia adecuada por encima de los 20 ciclos por segundo

Imagen 16. Elaboración propia

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Multiplexor y demultiplexor son circuitos, que operando juntos pueden siplificar latransmisión de datos (como te hemos mostrado en la "curiosidad" anterior, respecto a laslíneas telefónicas)

En el siguiente vídeo vamos a ver cómo "unir" el multiplexor y demultiplexor que hemosexplicado en anteriores vídeos.

Multiplexor y demultiplexor conectados

Multimedia 03. Elaboración propia

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6. Comparadores

Son circuitos integrados combinacionales con uno o más pares de entradas que tienen comofunción comparar dos magnitudes binarias para determinar su relación.

El comparador más básico, que determina si dos números son iguales, se consigue medianteuna puerta XOR (or exclusiva), ya que su salida es 1 si los dos bits de entrada son diferentesy 0 si son iguales.

Muchos comparadores poseen además de la salida de igualdad, dos salidas más que indicancual de los números colocados a la entrada es mayor (M) que el otro, o bien es menor (m)que el otro.

Vamos a implementar un circuito comparador de dos bits empleando puertas elementales,para lo que, en primer lugar escribiremos su tabla de verdad.

Entradas

A B

Salidas

I M m

0 0 1 0 0

0 1 0 0 1

1 0 0 1 0

1 1 1 0 0

Con lo que las funciones canónicas serán:

O bien como I=1 solo cuando M=m=0

Que equivale a leer los 0 de la tabla de verdad de I.

Con lo que al implementar la función lógica quedará el siguiente circuito:

Imagen 17. Elaboración propia

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Generalmente estos circuitos combinacionales no suelen cablearse, vienen en circuitosintegrados como por ejemplo el CI 7485, que es un comparador de 4 bits. Posee 3 entradasen cascada que permiten utilizar varios comparadores para comparar números binarios demás de 4 bits:

Imagen 18. Elaboración propia Imagen 19. mercado libre. ©

Se usa un comparador para los 4 bits menos significativos de los 2 números y se aplica susalida a la entrada en cascada del siguiente que compara los bits de mayor significación,proporcionando el resultado final.

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7. Sumadores

Un sumador es un circuito que realiza la suma de dos palabras binarias. Es distinta de laoperación OR, con la que no nos debemos confundir. La operación suma de números binariostiene la misma mecánica que la de números decimales.

Por lo que en la suma de números binarios con dos o más bits, puede ocurrir el mismo casoque podemos encontrar en la suma de números decimales con varias cifras: cuando al sumarlos dos primeros dígitos se obtiene una cantidad mayor de 9, se da como resultado el dígitode menor peso y “me llevo" el anterior a la siguiente columna, para sumarlo allí.

En la suma binaria de los dígitos 1 + 1, el resultado es 0 y me llevo 1, que debo sumar en lacolumna siguiente y pudiéndose escribir 10, solamente cuando sea la última columna asumar. A este bit más significativo de la operación de sumar, se le conoce en inglés comocarry (acarreo), equivalente al “me llevo una” de la suma decimal.

Semisumador. Es un dispositivo capaz de sumar dos bits y dar como resultado la suma deambos y el acarreo. La tabla de verdad correspondiente a esta operación sería:

Entradas Salidas

A B C S

0 0 0 0

0 1 0 1

1 0 0 1

1 1 1 0

Con lo que sus funciones canónicas serán:

Que una vez implementado con puertas lógicas, un semisumador tendría el circuito:

Imagen 20. Elaboración propia

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Sumador completo. Presenta tres entradas, dos correspondientes a los dos bits que se vana sumar y una tercera con el acarreo de la suma anterior. Y tiene dos salidas, el resultadode la suma y el acarreo producido. Su tabla de verdad será:

Entradas Salidas

A B C-1 C S

0 0 0 0 0

0 0 1 0 1

0 1 0 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 0 1

1 0 1 1 0

1 1 0 1 0

1 1 1 1 0

Sus funciones canónicas serán:

Que una vez simplificadas quedarían:

O bien:

Una vez implementado con puertas lógicas el sumador presentaría cualquiera de lossiguientes circuitos:

Imagen 21. Elaboración propia Imagen 22. Elaboración propia

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Aunque, como ya hemos dicho en otros casos, en realidad estos circuitos no se cablean conpuertas lógicas, si no que forman parte de circuitos integrados como el CI 7483, que es unsumador de cuatro bits.

Imagen 23. Elaboración propia

El esquema

Imagen 24. Elaboración propia

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El esquema mostrado en la figura es el conexionado interno que presenta dicho sumador de4 bits, configurado dentro del CI 7483.

Imagen 25. alldatasheet. ©

Características del sumador de 4 bits 7483:

Es un sumador completo que ejecuta la suma de dos números binarios de cuatro bits. Haysalida de suma por cada bit y el acarreo resultante (C4), se obtiene del cuarto bit.

Está diseñado para velocidades medias-altas de funcionamiento, con bits múltiples de sumaen paralelo y acarreo en serie.

Tensión de alimentación.......................4,5V a 5,25V.Temperatura de funcionamiento.............0 a 70ºC.Cargabilidad de salida normalizada C4......5 U.L.Cargabilidad de las salidas de suma.........10 U.L.Tensión de entrada alta mínima..............2V.Tensión de entrada de alta máxima.........0,8V.

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Para sumar números de más de un bit, también se recurre al conexionado de sumadoresbinarios en paralelo, donde el acarreo de la suma de dos dígitos será una entrada a sumaren el paso siguiente. En este caso se precisan tantos semisumadores como bits tengamosque sumar. El montaje de la figura posterior tiene un funcionamiento idéntico al del CI7483, aunque presenta incompatibilidades a nivel de pines.

Imagen 26. Elaboración propia

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8. Restadores

De modo similar a lo comentado con el sumador, podríamos construir un semi-restador en elque las entradas serán M = minuendo, S = sustraendo, y las salidas D = diferencia, P = cifraprestada. Debe cumplir la siguiente tabla de verdad:

Entradas Salidas

M S D P

0 0 0 0

0 1 1 1

1 0 1 0

1 1 0 0

Con lo que sus funciones canónicas serán:

Cuya posible implementación se muestra en la figura:

Imagen 27. Elaboración propia

En realidad este circuito no existe ya que para realizar restas se emplean sumadores, puestoque una resta de dos números es igual a la suma de uno con el negativo del otro. Para loque se utiliza el método de complemento a uno (invertir todos los bits uno a uno, es decircambiando 1 por 0 y 0 por 1), o bien el método de complemento a dos, añadiéndole un bitde signo. Pero no vamos a explicar este método de operar

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Ni restadores, ni multiplicadores, ni divisores... con sumadores hago de todo!!

Como ya hemos comentado antes, es lo mismo restar, que sumar número de signoopuesto, por lo que no hace falta un restador para la operación resta. Pero, ¿y paramultiplicar y dividir?

Lo vemos en un ejemplo muy sencillo,

Es decir, con números Reales, podemos sumar, restar, multiplicar y dividir con unasola operación, la suma. Por tanto en cuanto tenemos un sumador, podemos hacercualquier otra operación sin problemas

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9. Detectores/generadores de paridad

Los circuitos electrónicos digitales se basan en la transmisión y el procesamiento deinformación, lo que hace necesario verificar que la información recibida es igual a la emitida;no suelen producirse errores, por lo que cuando ocurren en la mayoría de los casos el erroren la transmisión se produce en un único bit.

El método más sencillo y eficaz de comprobación de la transmisión de datos consiste enañadir a la información transmitida un bit más, con la misión de que el número de 1transmitidos en total sea par (paridad par), o impar (paridad impar).

Detectores/generadores de paridad

Los generadores de paridad par son aquellos circuitos que generan un 0 cuando el númerode 1 en la entrada es par y un 1 cuando es impar, en el caso de dos bit, sería como semuestra en la tabla de verdad:

Entradas Salidas

A B P I

0 0 0 1

0 1 1 0

1 0 1 0

1 1 0 1

P = paridad par, es decir un número de 1 par.

I = paridad impar, es decir un número de 1 impar.

Las funciones canónicas serán:

Cuya posible implementación se muestra en la figura:

Imagen 28. Elaboración propia

Como venimos comentando a lo largo de todo el tema estos circuitos no se suelen cablear,sino que se presentan como circuitos integrados, un ejemplo de generadores de paridadsería el CI 74180.

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10. Otros circuitos lógicos: ALU

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ALU son las siglas de Aritmethic Logic Unit, es decir, Unidad Lógico Aritmética.

Se trata de un circuito integrado con la capacidad de realizar diferentes operacionesaritméticas y lógicas (es decir, del álgebra de Boole), con dos palabras de n bits Se puedenencontrar como circuitos independientes, y también como bloque funcional dentro de losmicroprocesadores y microcontroladores.

En general, las operaciones matemáticas están codificadas en binario natural y encomplemento a 2 para las restas, pero se pueden codificar en otros códigos, como porejemplo BCD natural.

El más conocido es 74LS181, que es una ALU de 4 bits, que puede realizar hasta 32funciones diferentes (16 lógicas y 16 aritméticas), trabaja con números binarios de 4 bits,aunque se pueden conectar en cascada para aumentar el número de bits. Este circuitointegrado tiene como entradas:

Los cuatro bits del operando A.Los cuatro bits del operando B.Entradas de selección (para seleccionar la operación a realizar, entre 16).Entrada de acarreo, por si viene de un integrado con el resultado de menor peso.Entrada de control, para seleccionar si la operación a realizar deber ser aritmética o

lógica.

Como salidas tiene los 4 bits del resultado, más una salida comparador (A = B) y salidas deacarreo.

Como curiosidad decir que este circuito integrado trabaja con lógica inversa en las entradasde datos y en las salidas, es decir, que para estos pines se invierte el significado de los 1 ylos 0. Aunque es posible hacerlo trabajar con lógica directa.

Configuración de pines del CI 74LS181

Imagen 29. Elaboración propia

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Ejercicios Resueltos

A lo largo del tema hemos ido dando algunos ejemplos de cada uno de los circuitos queíbamos estudiando.

Para acabar el tema y con el objetivo, por un lado de afianzar conceptos y por otro de verque cada circuito no es un "compartimento estanco", más bien todo lo contrario, por lo quese utilizan en combinación con otros para conseguir un objetivo (objetivo que es la función ofunciones correspondientes a implementar), te proponemos practiques con los ejerciciosresueltos que te proponemos a continuación.

Abre pulsando aquí los ejercicios resueltos que te proponemos.